本發(fā)明的主題是：一種電子功率模塊，尤其是意于集成在電壓轉換器中的電子功率模塊；以及這種電子功率模塊和電子功率模塊支撐件的組合件。

本發(fā)明還涉及一種包括這種組合件的電子架構和意于集成到電機中的電壓轉換器。本發(fā)明的另一主題涉及一種包括這種電壓轉換器的電機。

背景技術：

通常，意于為電機供電的電子功率模塊需要盒體，該盒體允許電子模塊和用于將電子功率模塊連接到電機的電氣元件的電連接件的電絕緣。這種電子模塊通常需要特定的生產線，并因此具有高的生產成本。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在通過提出一種緊湊的電子功率模塊來克服這些缺點，該緊湊的電子功率模塊在標準生產線上制造，諸如用于借助于“dbc”(直接敷銅)技術來生產電子模塊的生產線。

為此目的，本發(fā)明的主題是一種電子功率模塊，尤其意于集成到電壓轉換器中，所述電壓轉換器尤其意于集成在電機中，該電子功率模塊包括：平坦基板，該平坦基板包括：至少一個功率跡線(powertrace)，其至少部分地用電絕緣材料包覆模制；以及上部面，其意于接收至少一個電子部件，以電連接到所述至少一個功率跡線。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的電子功率模塊可在標準生產線上制造，使用諸如以下方法：絲網(wǎng)印刷、表面安裝部件(“smc”)的擱放(deposition)、或再熔法，這些方法是用于借助于“dbc”技術生產電子模塊的，從而降低這種電子模塊的生產成本。此外，這種電子功率模塊允許組裝和制造方法的簡化。

根據(jù)本發(fā)明的電子功率模塊還可包括一個或多個以下特征，以下特征可被單獨考慮或根據(jù)所有可行的組合被考慮：

-平坦基板沒有自平坦基板延伸的、基本垂直于平坦基板的上部面的側壁；

-平坦基板包括上部部分和下部部分，該上部部分包括至少一個功率跡線，該下部部分包括至少一個敞開的空腔，敞開的空腔的底部至少部分由所述至少一個功率跡線的至少一部分形成；

-平坦基板的下部部分和上部部分通過材料的連續(xù)性形成。

本發(fā)明還關于一種電子功率模塊和電子功率模塊支撐件的組合件，尤其意于集成到電壓轉換器中，包括：

-根據(jù)本發(fā)明的電子功率模塊，所述電子功率模塊包括下部部分，該下部部分包括至少一個敞開的空腔；以及

-電子功率模塊支撐件，其包括用于接收電子功率模塊的接收空腔，該接收空腔包括底部，支撐件的至少一個突起部自該底部以基本垂直的方式延伸；以及

其中，電子功率模塊的所述敞開的空腔或每個敞開的空腔意于接收至少一個突起部。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的組合件允許由電子功率模塊產生的熱量的有效散熱，并因此使得可以降低電子功率模塊的部件的損耗。

根據(jù)本發(fā)明的組合件還可包括一個或多個下述特征，下述特征可被單獨地考慮或根據(jù)所有行的組合被考慮：

-電子模塊的所述敞開的空腔或每個敞開的空腔的底部至少部分地由所述至少一個功率跡線的至少一部分形成；

-電子功率模塊由所述至少一個突起部機械地支撐；

-接收空腔意于接收一種絕緣材料，以使得電子功率模塊嵌置在該絕緣材料中。

本發(fā)明的主題還是一種電子架構，尤其意于集成到電壓轉換器中，其包括多個電子功率模塊以及對所述電子功率模塊共用的支撐件，以使得每個電子功率模塊和支撐件形成根據(jù)本發(fā)明的組合件。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的電子架構允許由所述多個電子功率模塊產生的熱量的有效散熱，并因此增長電子功率模塊的部件的壽命。

此外，多個電子功率模塊關聯(lián)到共用的支撐件允許降低制造成本和時間。

本發(fā)明還關于一種電壓轉換器，尤其意于為電機供電，其包括至少一個根據(jù)本發(fā)明的電子架構或根據(jù)本發(fā)明的組合件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電壓轉換器可包括散熱器，該散熱器形成一個或多個電子功率模塊的支撐件。

本發(fā)明還涉及一種用于機動車輛的電機，其包括與所述電機集成的、至少一個根據(jù)本發(fā)明的電壓轉換器。例如，該電機是起動器、起動器-交流發(fā)電機或另一車載電機。

附圖說明

通過閱讀說明書和從以下附圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將變得顯而易見，在附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子功率模塊的平坦基板的上部面的視圖；

圖2示出圖1的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子功率模塊的平坦基板的下部面的視圖；

圖3示出根據(jù)符合本發(fā)明的電子功率模塊和電子功率模塊支撐件的組合件的一個實施例的分解視圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子功率模塊和電子功率模塊支撐件的組合件的橫截面圖；

圖5是根據(jù)符合本發(fā)明的電壓轉換器的一個實施例的分解視圖；以及

圖6示出根據(jù)圖4的符合本發(fā)明的組裝的電壓轉換器的一個實施例的橫截面圖。

應當注意，這些附圖沒有任何其它目的，而是僅用于描述說明文本，且不以任何方式構成對發(fā)明的范圍的限制。

在各個附圖中，類似的元件由相同的附圖標記表示。

具體實施方式

本發(fā)明關于一種電子功率模塊，其尤其意于集成到電壓轉換器中。該電壓轉換器尤其意于從電能量源傳送電流到其被集成到其中的電機。特別地，圖1和2分別示出根據(jù)本發(fā)明的電子功率模塊10的平坦基板12的上部面20和下部面24。

電子功率模塊10包括平坦基板12，平坦基板12包括至少一個功率跡線，其至少部分地用電絕緣材料(優(yōu)選地用塑料)包覆模制。特別地，在圖1中，電子功率模塊的平坦基板12包括三個功率跡線16a、16b、16c，其至少部分地用電絕緣材料包覆模制。功率跡線是一種導電跡線，尤其是金屬的，例如銅跡線。功率跡線尤其被構造為承受意于流進電機的電流。

每個功率跡線16a、16b、16c包括沒有包覆模制部(devoidofovermoulding)的至少一個部分，其尤其意于電連接到電子功率模塊10外部的電氣元件，諸如隨后具體說明的。

平坦基板12的厚度例如可為0.5mm至5mm，通常取決于功率跡線的厚度。例如，功率跡線的厚度可為600微米至2000微米。

優(yōu)選地，平坦基板12沒有自平坦基板12延伸的側壁、尤其是自平坦基板12的上部面20延伸的側壁。有利地，這允許布置于共用支撐件上的多個電子模塊的同時絕緣，并且還簡化制造方法(尤其是對于再熔法)，以及節(jié)省電壓轉換器內的空間。

根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，平坦基板12包括上部部分70和下部部分72，其優(yōu)選地通過材料的連續(xù)性形成。特別地，上部部分70(尤其在圖1中可見)包括至少一個功率跡線，下部部分72(如在圖2中可見)包括至少一個敞開的空腔22。敞開的空腔22的底部優(yōu)選地至少部分地由功率跡線的至少一部分形成。功率跡線16a、16b、16c的包覆模制部18至少部分地形成敞開的空腔22的邊沿。特別地，如圖2中所示，電子功率模塊10包括兩個敞開的空腔22。敞開的空腔尤其允許散熱，并將在下面詳述。

如圖3中所示，電子功率模塊10包括至少一個電子部件14，其設置在平坦基板12的上部面20上，以電連接到功率跡線中的一個。

電子功率模塊10還可包括至少一個外部連接元件26，其布置在平坦基板12的其上布置有電子部件14同一面上。外部連接元件26可包括導電材料片，其彎曲成“z”形，以包括與平坦基板12接觸的至少一個下部平坦面和意于將功率跡線電連接到電子功率模塊10外部的至少一個電氣元件的上部平坦面。例如，外部連接元件26可意于將第一功率跡線16a電連接到電機的相或者將第二功率跡線16b電連接到電能量源的正極性極(b+)，或者將第三功率跡線16c電連接到電能量源的負極性極(b-)或接地。

優(yōu)選地，外部連接元件26和電子部件14在平坦基板12上的安裝通過這樣實現(xiàn)：擱放焊膏，然后將電子部件14和外部連接元件26擱放在電子功率模塊的平坦基板12的表面上(“smc”)。電子模塊10的平坦基板12的電絕緣材料有利地由高溫塑料組成，以使得在將電子模塊10傳至烤爐而用于部件的再熔時不受損。用于制造電子模塊的這種方法使得可以降低電子模塊10的部件之間的連接數(shù)、尤其是電子部件14和外部連接元件26之間的連接數(shù)，并由此簡化制造和組裝電子模塊的方法。并且，將電子部件14和外部連接元件26直接安裝在平坦基板上允許節(jié)省電壓轉換器內的空間。

特別地，電子部件14和/或外部連接元件26被安裝在功率跡線16a、16b、16c上。尤其地，與功率跡線16a、16b、16c的電接觸通過電子部件14的或者連接元件26的與功率跡線16a、16b、16c接觸的面實現(xiàn)。此外，電子部件14可與其它電子部件14、或者與除該電子部件14安裝于其上的功率跡線之外的另一功率跡線電接觸，尤其是通過連接線纜(也稱作“結合件(bonding)”)。

如上所述的電子功率模塊意于被電子模塊支撐件28接收。特別地，根據(jù)本發(fā)明的電子功率模塊10和電子模塊支撐件28的組合件30在圖3和4中示出。組合件30尤其意于集成到電壓轉換器中。

電子功率模塊支撐件28包括接收空腔32，用于接收電子功率模塊10。特別地，如圖3中所示，功率模塊支撐件28包括三個接收空腔32，每個接收空腔32意于接收一個電子功率模塊10。

支撐件28允許導熱和導電，尤其用于接地(earthpickup)和散熱。接收空腔包括底部34，支撐件28的至少一個突起部36自該底部34以基本垂直的方式延伸。電子功率模塊10的所述敞開的空腔22或每個敞開的空腔22意于接收至少一個突起部36。

所述突起部36或每個突起部36意于用導熱和電絕緣的材料c覆蓋，尤其在圖4中可見。例如，導熱材料c優(yōu)選地是導熱油脂。

電子模塊10的每個敞開的空腔22的底部至少部分地由功率跡線的一部分形成。例如，如圖4中所示，每個敞開的空腔22的底部由功率跡線16b、16c的兩個部分和包覆模制部分形成。當然，敞開的空腔22的底部可由單個或多個功率跡線、或由功率跡線的部分形成。而且，每個空腔22的底部與所述突起部36或每個突起部36接觸。特別地，如在圖4中可見的，電子功率模塊10由至少一個突起部36機械地支撐。換言之，電子功率模塊10意于支承在支撐件28的突起部36上。由此導致的電子功率模塊10和支撐件28的接收空腔30的底部34之間的空間(在圖4中可見)用于電子功率模塊10的電和熱絕緣。

有利地，支撐件28的接收空腔32意于用絕緣材料a填充，尤其在圖4中可見的，使得電子功率模塊10被嵌置在絕緣材料a中。絕緣材料可以是絕緣凝膠(例如硅凝膠)或者是絕緣樹脂(例如環(huán)氧樹脂)。

特別地，該構造允許電子模塊10的有效絕緣。有利地，功率模塊支撐件28是散熱器，也稱作熱量消散器。功率模塊10被固定到熱量消散器，以允許功率模塊10和冷卻電路(未示出)之間的熱量轉移，以使得由電子模塊10產生的熱量消散。

優(yōu)選地，如圖4中所示，外部連接元件26的意于將功率跡線電連接到電子功率模塊10外部的至少一個電氣元件的端部自覆蓋電子部件14的絕緣材料a層突出。

優(yōu)選地，電子部件14被絕緣材料a層覆蓋。特別地，覆蓋電子部件14的絕緣材料層在電子部件14的一端部處具有為至少1mm的上部厚度，該端部與電子部件14的接觸平坦基板12那個端部相對。

此外，用于電子模塊10的接收空腔32可包括定位元件(未示出)，意于將電子模塊10定位在支撐件28上的預定位置中。這些定位元件使得可以方便并保證將電子模塊10正確且快速地定位在支撐件28上。

如上所述的多個電子功率模塊10和對電子功率模塊10共用的支撐件28尤其意于集成到電壓轉換器中。

特別地，圖5示出這種電壓轉換器38的分解圖，該電壓轉換器38意于集成到電機中，包括一電子架構，即電子功率模塊10(在該示例中數(shù)量為3個)；以及如上所述的電子模塊支撐件28。電壓轉換器38優(yōu)選包括散熱器，其形成電子功率模塊的支撐件。

電壓轉換器38還可包括電連接器40、電子控制板42、和電子板支撐件44。

有利地，電壓轉換器38是ac/dc轉換器。優(yōu)選地，電壓轉換器38被集成到電機的殼體中，尤其是通過將支撐件28定位在電機殼體的端部上。

電子控制板42尤其意于控制電子功率模塊10。特別地，電子板42意于經(jīng)由至少一個電連接元件46與電子功率模塊10電連接。

電連接器40被設置在電子功率模塊支撐件28和電子板支撐件44之間。電連接器40被構造為將電子模塊10電連接到電機的至少一個電氣元件(相)和/或電能量源的至少一個電氣元件(b+，b-)。電機的電氣元件例如是相電能量源的電氣元件例如是正dc端子b+、負dc端子b-或接地。優(yōu)選地，每個相有一個電子功率模塊10。此外，如圖5所示，電連接器40包括孔48，所述孔48被設計為準許電子模塊10的電連接元件46通達到(accessto)電子控制板42。

電子控制板的支撐件44被設置在電子功率模塊10和電子控制板42之間。電子控制板的支撐件44優(yōu)選由絕緣物質制成，例如由塑料模制。支撐件44包括具有底部的敞開的空腔50，電子板42意于被接收在該底部上。

支撐件44還包括至少一個空心柱52，用于連接電子板42和電子模塊10的所述至少一個電連接元件46意于插入該空心柱52中。尤其在圖6中可見的，空心柱52自敞開的空腔50延伸，并被構造為在空心柱52的第一端部54處與敞開的空腔50相通。特別地，電子板支撐件44可包括多個空心柱，每個空心柱意于接收用于每個電子模塊10和電子控制板42的電連接元件46。敞開的空腔50意于用絕緣材料填充，使得電子控制板42被嵌置在絕緣材料中。例如，如圖6中所示，電子板被嵌置在絕緣材料b中。由此，電子控制板42以有效的方式被絕緣。

有利地，電子控制板支撐件44可包括用于空心柱52的填充元件56。該填充元件56，也稱為填充通道，可具有大致的斜坡形狀，其優(yōu)選地為螺旋形形狀。

電子控制板42可有利地包括孔58，孔58被設置為與通道56的與敞開的空腔50的底部相通的端部相對。電子板42的孔58允許通過通道56用絕緣材料b填充空心柱52。

填充元件58的一個端部與敞開的空腔50的底部相通，填充元件58的另一端部與空心柱52的側壁相通。優(yōu)選地，空心柱52的第二端部60與電子模塊10嵌置于其中的絕緣材料接觸。這種構造使得可以保證用絕緣材料填充空心柱52，并由此確保電連接元件46的有效絕緣。

優(yōu)選地，如圖6所示，空心柱52的第二端部60與電子功率模塊10嵌置于其中的絕緣材料a接觸。這種構造使得可以保證用絕緣材料b填充空心柱52，并由此確保電連接元件46對灰塵、液體、氣體或此外對潮氣的有效絕緣。由此，絕緣材料使得可以消除在電子板42與電子功率模塊10的相互連接部處的任何可能的短路風險。

特別地，電子控制板42和電子功率模塊10可用相同或不同的絕緣材料a、b絕緣，優(yōu)選地用相同的絕緣材料，尤其是絕緣凝膠。

電子功率模塊10的絕緣材料a與電子控制板42的絕緣材料b之間的接觸面尤其位于空心柱52內部，接近空心柱52的第二端部60。

此外，位于電子板42和功率模塊10之間且圍繞空心柱52的空間是沒有物質的，尤其是沒有絕緣材料。該無物質的、尤其是無絕緣材料的空間，特別地具有留出用于空氣流通的自由空間的作用，由此允許通過對流進行冷卻。此外，這種構造使得可以降低電壓轉換器36的制造成本，尤其是借助于節(jié)省絕緣材料。該無物質的空間至少部分地接收電連接器40。

此外，敞開的空腔50的底部優(yōu)選地包括定位元件62，定位元件62意于將電子板42定位在支撐件44上的預定位置中。換言之，布置在電子板支撐件44上的定位元件62意于與電子板42的互補定位元件64協(xié)作。例如，在圖5中，示出了六個定位元件62，每個包括以與敞開的空腔50的底部垂直的方式自該底部突出的凸部(lug)。如圖5中所示，定位元件62可具有圓柱形形狀。電子板的六個互補定位元件64是定位孔，所述定位孔優(yōu)選地呈現(xiàn)這樣的橫截面：該橫截面的形狀和尺寸與定位元件62的形狀和尺寸互補。例如，如圖5中所示，互補定位元件64呈現(xiàn)出圓形的橫截面。這些定位元件62使得可以將電子板42正確并快速地定位在支撐件44上，由此允許電子板42與電子功率模塊10的有效的電連接。此外，敞開的空腔50的底部30有利地包括用于引導所述至少一個電連接元件46的引導元件66，引導元件66設置在空心柱52的第一端部54處并意于將所述至少一個電連接元件46引導向電子板42。例如，在圖5中，敞開的空腔50的底部包括三組引導元件66。引導元件66包括引導孔68，優(yōu)選地對于每個電連接元件46有一個引導孔68。引導孔68使得可以為了電子模塊10與電子板42的電連接而將電連接元件46重定中心，由此正確地連接電子模塊10與電子板42。優(yōu)選地，為了允許更好地將電連接元件46重定中心，引導孔68的面對電子模塊10的橫截面大于引導孔68的面對電子板42的橫截面。例如，在圖6中，兩個引導元件66呈現(xiàn)圓形橫截面并包括延續(xù)有圓柱部分的截錐形部分。

已經(jīng)在電壓轉換器的框架內描述了電子功率模塊，該電壓轉換器意于集成到由其供電的電機中。電機尤其意于被裝載到機動車輛中，以允許起動車輛的內燃發(fā)動機和/或自車輛的內燃發(fā)動機產生電能。特別地，電壓轉換器被附連到電機的殼體上，例如，通過旋擰到電壓轉換器中的孔中。當然，本發(fā)明決不限制于所描述和說明的實施例，實施例僅以示例的方式被給出。相反地，符合本發(fā)明的電子功率模塊的其它應用也是可行的，而不脫離本發(fā)明的范圍。特別地，電壓轉換器可獨立于電機，例如通過被安裝在支撐件上而不是電機上。